正在兴起的电脑神话虚拟现实

作者: 李宁

在五角大楼的一间木板镶壁的房间里,正在进行一场非常紧张的军事演习。讲解员轻击电脑,士兵们面前的三个5英尺长的屏幕轰然开始工作。顿时,士兵们仿佛置身于一辆辆坦克之中,隆隆驶过伊拉克广阔的沙漠。它与波斯湾战争中第二装甲部队的一个分队所进行的一场实际战斗“第七十三号东部行动”完全一样。当子弹尖啸着飞向士兵们并发出震耳欲聋的爆炸声时,只见士兵们不由自主地低头躲避;随着电脑模拟战的不断展开,战士们一个个神情紧张,有些战士早就汗流满面了……

这就是目前正在兴起的、21世纪将得以广泛应用的新技术——虚拟现实。虚拟现实是建立在电脑基础之上的高级模拟技术,它能虚构出一个空间环境,在这个空间中每个事物的变化与活动规律与现实中完全一样,进入其中的人还可以对这个空间加以影响和控制,反过来这个空间的事物也会对进入其中的人产生影响,这就是在多媒体技术中经常提到的交互式操作。

虚拟现实技术产生的仿真世界看起来像真的、听起来像真的、动起来像真的、触起来像真的。它集视、听、触、嗅、味、思维等各种感官刺激于一体。每一个亲身体验过的人都有一个共同的感觉:当人进入电脑所构造的虚幻世界后,便忘记了自己是一个实验者,自己的所有感觉和思维完全沉浸在其中。

实现虚拟现实技术的基本工具是电脑,另外还有一些周边设备,例如头盔式显示器、数据手套和数据服。头盔式显示器能显示立体图像,使人仿佛置身于一个三维空间。在头盔式显示器内,还有一个十分敏感的方位传感器,它能随时将人的头部位置和方向传给电脑,而电脑则能根据头部的位置和方向变化来更新显示图像。数据手套的外形与普通的橡皮手套没有多大差别,但上面布满了传感器,能够把手的运动数据反馈给计算机,随之在显示屏出现手的三维模型。比如你想抓取桌子上一杯热咖啡,那么你的手必然会作出某种抓取的姿态,这时数据手套能跟踪手的变化并理解你的意图,然后从电脑的数据库中调取相应的资料与你配合,当你的手接近那杯热咖啡时,电脑就能将那杯虚拟的热咖啡的图像移到你的手中,让你觉得自己真的抓住了咖啡杯。此外,在手套中也装有模拟触觉装置,用来给手部加以触觉刺激。例如当你用手抓住桌子上那杯热咖啡的时候,模拟触觉装置将会让你的手感觉到咖啡杯的重量和硬度以及一种烫的感觉。数据服的原理与数据手套相似,整套服装上布满了传感器,它可以根据需要检测出人的四肢、腰部等部位的活动。穿数据服的人一动,屏幕上的“虚拟人”也跟着运动。

其它方面的虚拟如声音的虚拟也能表现得惟妙惟肖。在虚拟现实技术中采用三维立体声耳机,在这种耳机的每侧各有若干个与人耳的距离、角度都不相同的小型高保真扬声器,通过电脑控制这些扬声器中的音量和发音的时间,就可以虚拟出一个逼真的三维音响空间。例如你移动一个物体,当这个物体与其它物体发生碰撞时,就会发出某些声音,这时候你就可以知道那个虚拟的物体是碰到了墙壁上还是掉到水里去了。

文化娱乐是电脑技术所支持的重要领域之一,虚拟现实技术在娱乐业内大显神威。现在各国许多大型的游乐园内都有“星际旅行”之类的项目。游人观赏者在特定的电脑硬件、软件的统一环境中,感受到从大街的行人中,一下飞到了摩天大楼的顶端,又穿过墙壁、窗口进入到一个悬崖、峭壁、怪石千奇百态的山谷;在你回头一望之际,又发现在你的背后竟然有大恐龙向你扑来,你活动在恐龙时代;在你惊魂未定之时,救星已至,把你载在F15的尾冀上向太空遨游……这些活动影象的逼真度、真实感以及同时伴随的声响等使人拍手称绝。

虚拟现实技术到目前为止可以说刚刚开头,“东方刚露鱼肚白”,但是随着信息技术的飞速发展,人们已经认识到它的巨大潜力和诱人的前景。今天,你要到远方去参加一个会议,需历尽旅途艰辛,大会筹备组的人也会忙得不亦乐乎。明天,你可以坐在自己的电脑面前参加世界性的“虚拟会议”,而你所看见的人和物、所听到的声音、所闻到的气味、所摸到的材料都是“真实”的。也许过不了几年,你坐在家里就能周游世界,足不出户便能上火星散步,下大海抓鱼。到21世纪,你肯定可以看到许多新型的驾驶学校、医务学校、体育学校的学员在虚拟现实的房间里接受各种技能训练,他们即使闯下“大祸”,也不会有任何“恶果”。